Diese
Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität aus der älteren japanischen
Patentanmeldung Nr. 2001-268576, eingereicht am 5. September 2001,
wobei deren gesamter Inhalt hier durch Bezug mit aufgenommen ist.These
Registration is based on and claims the benefit of priority from the older Japanese
Patent Application No. 2001-268576, filed on September 5, 2001,
the entire contents of which are incorporated herein by reference.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung,
die einen Laserstrahl mit guten Konvergenzeigenschaften überträgt.The
The invention relates to a laser beam transmission device,
which transmits a laser beam with good convergence properties.
6 ist eine Ansicht, die
die Struktur einer Laserverarbeitungsvorrichtung zeigt. Eine Festkörperlaservorrichtung 1 ist
von einem Stabtyp (rodtype). Die Festkörperlaservorrichtung 1 weist
einen Totalreflexionsspiegel 3 an einem Ende eines Laserresonators 2 und
einen Teilreflexionsspiegel an dem anderen Ende auf. Der gesamte
Reflexionsspiegel 3 und der Teilreflexionsspiegel 4 sind
entgegengesetzt zueinander angeordnet. 6 Fig. 13 is a view showing the structure of a laser processing apparatus. A solid-state laser device 1 is of a rod type (rodtype). The solid-state laser device 1 has a total reflection mirror 3 at one end of a laser resonator 2 and a partial reflection mirror at the other end. The entire reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 are arranged opposite to each other.
Beispielsweise
zwei Laserstäbe 5 und 6 sind zwischen
dem Totalreflexionsspiegel 3 und dem Teilreflexionsspiegel 4 in
Reihe auf einer optischen Laserachse angeordnet.For example, two laser rods 5 and 6 are between the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 arranged in series on an optical laser axis.
Die
Festkörperlaservorrichtung 1 weist
einen Anregungsabschnitt (nicht gezeigt) auf, der die beiden Laserstäbe 5 und 6 anregt.The solid-state laser device 1 has an excitation section (not shown) containing the two laser rods 5 and 6 stimulates.
Mit
dieser Struktur findet, wenn die beiden Laserstäbe 5 und 6 angeregt
werden, Laserresonanz zwischen dem Totalreflexionsspiegel 3 und
dem Teilreflexionsspiegel 4 statt. Die Laserresonanz erhöht allmählich die
Laserstrahlenergie. Wenn die Laserstrahlenergie einen vorbestimmten
Wert oder mehr erreicht hat, wird ein Laserstrahl von dem Teilreflexionsspiegel 4 emittiert.
Eine Sammellinse 7 ist an einem optischen Pfad des von
der Festkörperlaservorrichtung 1 emittierten
Laserstrahls vorgesehen. Die Sammellinse 7 konvergiert
den von der Festkörperlaservorrichtung 1 ausgegebenen
Laserstrahl und lässt ihn
auf ein Lichteinfall-Endabschnitt 9 einer optischen Faser 8 einfallen.
Die Sammellinse 7 lässt
den Laserstrahl auf die optische Faser 8 einfallen.With this structure takes place when the two laser rods 5 and 6 be excited, laser resonance between the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 instead of. The laser resonance gradually increases the laser beam energy. When the laser beam energy reaches a predetermined value or more, a laser beam from the partial reflection mirror becomes 4 emitted. A condenser lens 7 is at an optical path of the solid-state laser device 1 emitted laser beam provided. The condenser lens 7 converges to that of the solid-state laser device 1 output laser beam and leaves it on a light incidence end portion 9 an optical fiber 8th come to mind. The condenser lens 7 lets the laser beam onto the optical fiber 8th come to mind.
Es
ist Stand der Technik, die Sammellinse 7 zu verwenden,
um den Laserstrahls auf die optische Faser 8 einfallen
zu lassen. Beispielsweise offenbaren die japanische Patentanmeldung
KOKAI Veröffentlichungsnummer
8-167754 und die japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 7-307513
Techniken, bei denen man einen Laserstrahl auf eine optische Faser
(8) mit einer Sammellinsengruppe einfallen lässt.It is state of the art, the condenser lens 7 to use the laser beam on the optical fiber 8th to come up with. For example, Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 8-167754 and Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 7-307513 disclose techniques of applying a laser beam to an optical fiber (US Pat. 8th ) with a collimating lens group.
Die
optische Faser 9 ist zwischen der Position der Festkörperlaservorrichtung 1 und
einer Verarbeitungsstelle (place for processing work) angeordnet.
Ein Lichtemissions-Endabschnitt 11 ist
an dem anderen Ende der optischen Faser 8 vorgesehen.The optical fiber 9 is between the position of the solid-state laser device 1 and a processing station (place for processing work). A light emission end section 11 is at the other end of the optical fiber 8th intended.
Die
optische Faser 8 führt
den Laserstrahl, der von dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 eingetreten ist,
und emittiert ihn von dem Lichtemissions-Endabschnitt 11.
Der Lichtemissions-Endabschnitt 11 ist mit einer Kopflinse 12 versehen,
die einen Verarbeitungskopf bildet.The optical fiber 8th guides the laser beam coming from the light incidence end portion 9 and emits it from the light emitting end portion 11 , The light emission end portion 11 is with a head lens 12 provided, which forms a processing head.
Somit
wird der von dem Lichtemissions-Endabschnitt 11 emittierte
Laserstrahl durch die Kopflinse 12 konvergiert und auf
ein Werkstück 10 angewendet.
Das Werkstück 10 wird
beispielsweise durch die Anwendung des Laserstrahls geschweißt oder geschnitten.Thus, the light emission end portion becomes 11 emitted laser beam through the head lens 12 converges and onto a workpiece 10 applied. The workpiece 10 is welded or cut, for example, by the application of the laser beam.
Beispielsweise
offenbart die japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 2001-94177
ebenfalls eine Technik, um einen Laserstrahl auf eine optische Faser 8 einfallen
zu lassen. 7 zeigt die
Struktur eines optischen Lichteinfallsystems, das in diesem Dokument
offenbart ist.For example, Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 2001-94177 also discloses a technique for applying a laser beam to an optical fiber 8th to come up with. 7 Fig. 10 shows the structure of a light incident optical system disclosed in this document.
Eine
erste Linse 13 und eine zweite Linse 14 sind auf
einer optischen Achse eines Laserstrahls zwischen einer Festkörperlaservorrichtung 1 und
einem Lichteinfall-Endabschnitt 9 einer
optischen Faser 8 in Reihe vorgesehen. Die erste Linse 13 und
die zweite Linse 14 bilden ein telezentrisches optisches System.A first lens 13 and a second lens 14 are on an optical axis of a laser beam between a solid-state laser device 1 and a light incident end portion 9 an optical fiber 8th provided in series. The first lens 13 and the second lens 14 form a telecentric optical system.
Die
Brennweite der ersten Linse 13 ist f1 und diejenige
der zweiten Linse 14 ist f2.The focal length of the first lens 13 is f 1 and that of the second lens 14 is f 2 .
Der
Abstand zwischen einer Lichtemissionsebene F, einer Festkörperlaservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13 wird auf f1 eingestellt,
und der Abstand zwischen den ersten und zweiten Linsen 13 und 14 wird
auf f1 + f2 eingestellt.
Der Abstand zwischen der zweiten Linse 14 und einer Lichteinfallebene
R der optischen Faser 8 wird auf f2 eingestellt.The distance between a light emission plane F, a solid-state laser device 1 and the first lens 13 is set to f 1 , and the distance between the first and second lenses 13 and 14 is set to f 1 + f 2 . The distance between the second lens 14 and a light incidence plane R of the optical fiber 8th is set to f 2 .
Der
Strahlemissionsdurchmesser des von der Lichtemissionsebene F emittierten
Laserstrahls ist D1. Der Strahleinfallsdurchmesser
des auf die Lichteinfallebene R einfallenden Laserstrahls ist D2.The beam emission diameter of the laser beam emitted from the light emission plane F is D 1 . The incident beam diameter of the laser beam incident on the light incidence plane R is D 2 .
Gemäß der folgenden
Gleichung fokussiert das optische Lichteinfallsystem den Laserstrahl
mit dem Strahlemissionsdurchmesser D1 auf
die Lichteinfallebene R: D2 = (f2/f1)D1 (1) According to the following equation, the optical incident light system focuses the laser beam having the beam emission diameter D 1 on the light incident plane R: D 2 = (f 2 / f 1 ) D 1 (1)
Demgemäß verkleinert
das optische Lichteinfallsystem den Strahlemissionsdurchmesser D1 auf den Strahleinfallsdurchmesser D2, der gleich einem Wert ist, der durch Multiplizieren
von D1 mit (f2/f1) erhalten wird.Accordingly, the optical incident light system decreases the beam emission diameter D 1 to the incident beam diameter D 2 equal to a value obtained by multiplying D 1 by (f 2 / f 1 ).
Bei
den Techniken der japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 8-167754
und der japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 7-307513
verschiebt sich, wenn sich der Divergenzwinkel des unter Laservorrichtung 1 emittierten
Laserstrahls verändert,
eine Position der Sammellinse 7 (für einen minimalen Spots oder
Fleck) in die Richtung der laseroptischen Achse.In the techniques of Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 8-167754 and Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 7-307513, when the divergence angle of the under laser apparatus shifts 1 emitted laser beam changes, a position of the converging lens 7 (for a minimal spot or spot) in the direction of the laser optical axis.
Wenn
die Laserverarbeitungsvorrichtung beispielsweise das Arbeitsstück 10 schweißt, erhöht oder
verkleinert sie die Laserausgabe. Im allgemeinen wird sich, wenn
die Laserausgabe der Festkörperlaservorrichtung
vom Stabtyp 1 erhöht
oder verringert wird, der Emissionsstrahldurchmesser D1 des Laserstrahls
und der Divergenzwinkel des Strahls verändern.For example, if the laser processing device is the workpiece 10 welds, increases or decreases the laser output. In general, when the laser output of the rod-type solid-state laser device becomes 1 is increased or decreased, the emission beam diameter D 1 of the laser beam and the divergence angle of the beam change.
8 zeigt insbesondere den
Emissionsstrahldurchmesser und den Divergenzwinkel des Strahls,
wenn die Laserausgabe verringert wird. 9 zeigt den Emissionsstrahldurchmesser
D1 und den Divergenzwinkel ϕ des
Strahls, wenn die Laserausgabe verringert wird. 8th In particular, it shows the emission beam diameter and the divergence angle of the beam when the laser output is reduced. 9 shows the emission beam diameter D 1 and the divergence angle φ of the beam when the laser output is reduced.
Der
Divergenzwinkel ϕ des Strahls neigt dazu, in Übereinstimmung
mit einer Zunahme in der Laserausgabe anzusteigen. Der Emissionsstrahldurchmesser
D1 neigt dazu, sich in Übereinstimmung mit einer Zunahme
in der Laserausgabe zu verringern.The divergence angle φ of the beam tends to increase in accordance with an increase in the laser output. The emission beam diameter D 1 tends to decrease in accordance with an increase in laser output.
Wenn
die Laserausgabe klein ist, ist die Position für den minimalen Spot bei einem
Abstand f vorhanden, wie es in 8 gezeigt
ist. Wenn jedoch die Laserausgabe erhöht wird, verschiebt sich die Position
für den
minimalen Spot weiter um einen Abstand g von der Sammellinse 7,
wie es in 9 gezeigt
ist. Folglich verschiebt sich die Position für den minimalen Spot zu einem
Punkt des Abstands f + g von der Sammellinse 7.When the laser output is small, the minimum spot position is at a distance f, as in FIG 8th is shown. However, when the laser output is increased, the position for the minimum spot further shifts by a distance g from the condenser lens 7 as it is in 9 is shown. As a result, the position for the minimum spot shifts to a point of the distance f + g from the condenser lens 7 ,
Die
optische Faser 8 umfasst eine Kernschicht und eine Umhüllungsschicht,
die koaxial angeordnet sind. Es ist erforderlich, dass der Laserstrahl
konvergiert wird, so dass er einen Strahleinfallsdurchmesser D2 aufweist, der im wesentlichen gleich einem
Kerndurchmesser ist, und dann in die Kernschicht eintritt.The optical fiber 8th includes a core layer and a cladding layer coaxially arranged. It is required that the laser beam is converged to have a beam incident diameter D 2 substantially equal to a core diameter and then enter the core layer.
Wenn
sich jedoch die Position für
den minimalen Spot verschiebt, stimmt der Strahleinfallsdurchmesser
D2 nicht mit dem Kerndurchmesser überein.
Um dieses Problem zu lösen,
muss der Kerndurchmesser auf einen ausreichend großen Wert
eingestellt werden, wobei im voraus der Strahleinfallsdurchmesser
D2 zu einem Zeitpunkt berücksichtigt
wird, wenn die Laserausgabe erhöht
sein kann.However, when the position for the minimum spot shifts, the beam incidence diameter D 2 does not coincide with the core diameter. In order to solve this problem, the core diameter must be set to a sufficiently large value, taking into account in advance the beam incidence diameter D 2 at a time when the laser output can be increased.
Wenn
jedoch der Laserstrahl durch die optische Faser 8 mit einem
erhöhten
Durchmesser übertragen
wird, kann die Strahlqualität
des Laserstrahls nicht aufrechterhalten und die optimale Strahlqualität nicht
erreicht werden.However, if the laser beam passes through the optical fiber 8th is transmitted with an increased diameter, the beam quality of the laser beam can not be maintained and the optimal beam quality can not be achieved.
Andererseits
wird in dem in 7 gezeigten telezentrischen
optischen System der Strahl mit dem Strahlemissionsdurchmesser D1 mit einem verkleinerten Durchmesser fokussiert.
Somit kann eine optische Faser mit einem kleinen Kerndurchmesser
verwendet werden. Dadurch kann das telezentrische optische System
die Strahlqualität
des Laserstrahls aufrechterhalten und eine maximale Strahlqualität erreichen.On the other hand, in the in 7 shown telecentric optical system, the beam with the beam emission diameter D 1 focused with a reduced diameter. Thus, an optical fiber having a small core diameter can be used. This allows the telecentric optical system to maintain the beam quality of the laser beam and achieve maximum beam quality.
Um
jedoch den Laserstrahl auf die optische Faser mit einem verkleinerten
Durchmesser einfallen zu lassen, ist es notwendig, die numerische
Apertur NA (= sinα)
des Laserstrahls derart auszubilden, dass sie näher an einem von der optischen
Faser 8 erlaubten Wert liegt, wie es in 10 gezeigt ist.However, in order to make the laser beam incident to the optical fiber having a reduced diameter, it is necessary to form the numerical aperture NA (= sinα) of the laser beam so as to be closer to one of the optical fiber 8th allowed value is how it is in 10 is shown.
Im
allgemeinen zeigt die Intensität
eines Laserstrahls eine Gaussche Verteilung. Um einen Laserstrahl
zu übertragen,
ohne Schaden an der optischen Faser 8 zu verursachen, ist
es notwendig, den Strahleinfallsdurchmesser D2 mit
Bezug auf den Kerndurchmesser der optischen Faser 8 ausreichend klein
auszuführen.In general, the intensity of a laser beam shows a Gaussian distribution. To transmit a laser beam without damaging the optical fiber 8th It is necessary to cause the beam incidence diameter D 2 with respect to the core diameter of the optical fiber 8th sufficiently small.
Wenn
jedoch die Intensität
eines Laserstrahls eine Gaussche Verteilung zeigt, ist es notwendig,
die numerische Apertur NA (= sinα)
des Laserstrahls derart auszuführen,
dass sie einen Wert aufweist, der näher an einem von der optischen
Faser 8 erlaubten Wert liegt. Somit ist es nicht möglich, den Strahleinfallsdurchmesser
D2 ausreichend klein bezüglich dem Kerndurchmesser der
optischen Faser 8 auszuführen.However, when the intensity of a laser beam shows a Gaussian distribution, it is necessary to make the numerical aperture NA (= sinα) of the laser beam to have a value closer to that of the optical fiber 8th allowed value lies. Thus, it is not possible to make the beam incidence diameter D 2 sufficiently small in the core diameter of the optical fiber 8th perform.
Wie
es oben erwähnt
ist, verkleinert sich der Emissionsstrahldurchmesser D1 der
Festkörperlaservorrichtung 1,
wenn die Laserausgabe ansteigt. Im Gegensatz dazu neigt der Emissionsstrahldivergenzwinkel ϕ dazu,
anzusteigen. Wenn somit das in 7 gezeigte
optische Lichteinfallsystem auszulegen ist, muss berücksichtigt
werden, dass der Laserstrahl in einem Bereich niedrigen Laserausgabe
in die optische Faser 8 verlässlich eintreten kann.As mentioned above, the emission beam diameter D 1 of the solid-state laser device decreases 1 when the laser output rises. In contrast, the emission beam divergence angle φ tends to increase. So if that in 7 must be considered that the laser beam in a range of low laser output in the optical fiber 8th can occur reliably.
Der
Strahleinfalldurchmesser D2 wird jedoch kleiner
als der Kerndurchmesser der optischen Faser 8 in einem
Bereich hoher Ausgabe, wo der Emissionsstrahldurchmesser D1 klein ist. Somit kann die Strahlqualität des Laserstrahls
nicht voll gezeigt werden.However, the beam incident diameter D 2 becomes smaller than the core diameter of the optical fiber 8th in a high-output area where the Emissi onsstrahldurchmesser D 1 is small. Thus, the beam quality of the laser beam can not be fully shown.
Bei
dem in 7 gezeigten optischen
Lichteinfallsystem wird der Abstand zwischen dem Lichtemissionsende
der Festkörperlaservorrichtung 1 und der
ersten Linse 13 auf f1 und der
Abstand zwischen der zweiten Linse 14 und dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8 auf f2 eingestellt.At the in 7 The optical incident light system shown becomes the distance between the light emission end of the solid-state laser device 1 and the first lens 13 on f 1 and the distance between the second lens 14 and the light incident end portion 9 the optical fiber 8th set to f 2 .
Normalerweise
ist der Kerndurchmesser der optischen Faser 8 klein, z.B.
ungefähr
1/10 bis 1/20 des von der Festkörperlaservorrichtung 1 emittierten Emissionsstrahldurchmessers
D1 des Laserstrahls. Es ist somit notwendig,
den Emissionsstrahldurchmesser D1 mit einer
nahezu gleichen Fokussierungsvergrößerung zu verringern.Usually the core diameter of the optical fiber 8th small, eg about 1/10 to 1/20 of the solid state laser device 1 emitted emission beam diameter D 1 of the laser beam. It is thus necessary to reduce the emission beam diameter D 1 with a nearly equal focus magnification.
Wie
von der obige Gleichung (1) ausgedrückt wird, wird die Fokussierungsvergrößerung durch
ein Verhältnis
(f2/f1) zwischen
der Brennweite f1 der ersten Linse 13 und
der Brennweite f2 der zweiten Linse 14 bestimmt.
Um den Strahlemissionsdurchmesser D1 zu
verringern, ist es somit notwendig, die Brennweite f1 der
ersten Linse 13 zu erhöhen.As expressed by the above equation (1), the focusing magnification becomes by a ratio (f 2 / f 1 ) between the focal length f 1 of the first lens 13 and the focal length f 2 of the second lens 14 certainly. In order to reduce the beam emission diameter D 1 , it is thus necessary to set the focal length f 1 of the first lens 13 to increase.
Folglich
erhöht
sich der Abstand zwischen dem Lichtemissionsendabschnitt der Festkörperlaservorrichtung 1 und
dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 der optischen Faser 8,
und die Größe der gesamten Laserverarbeitungsvorrichtung
erhöht
sich.Consequently, the distance between the light emission end portion of the solid-state laser device increases 1 and the light incident end portion 9 the optical fiber 8th , and the size of the entire laser processing device increases.
Außerdem werden
der Abstand f1 zwischen der Lichtemissionsebene
F der Festkörperlaservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13 und der Abstand f2 zwischen
der zweiten Linse 14 und der Lichteinfallsebene R von der
optischen Faser 8 festgelegt. Somit wird der Freiheitsgrad
bei der Auslegung hinsichtlich der Veränderung im Abstand zwischen
der Lichtemissionsebene F der Festkörperlaservorrichtung 1 und
der Lichteinfallebene R der optischen Faser 8 eingeschränkt.In addition, the distance f 1 between the light emission plane F of the solid-state laser device 1 and the first lens 13 and the distance f 2 between the second lens 14 and the light incident plane R from the optical fiber 8th established. Thus, the degree of freedom in design with respect to the change in the distance between the light emission plane F of the solid-state laser device becomes 1 and the light incidence plane R of the optical fiber 8th limited.
JP
2001094177 A zeigt eine Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung mit
einem optischen Lichteinfallsystem mit mindestens einer ersten und einer
zweiten Linsen, die an dem gleichen optischen Pfad angeordnet sind,
wobei das optische Lichteinfallsystem einen von einer Laservorrichtung
emittierten Laserstrahl konvergiert und fokussiert, und einer optischen
Faser, die den Laserstrahl überträgt, der von
dem optischen Lichteinfallsystem konvergiert und fokussiert wurde,
wobei in dem optischen Lichteinfallsystem ein erster Abstand zwischen
einem Ausgangs-Ende der Laservorrichtung und der ersten Linse oder
ein zweiter Abstand zwischen der zweiten Linse und einem Lichteinfall-Ende
der optischen Faser gemäß einer
Beziehungsformel basierend auf einer Brennweite jeder der ersten
und zweiten Linse frei eingestellt wird.JP
No. 2001094177 A shows a laser beam transmission device
an optical light incidence system having at least a first and a
second lenses arranged on the same optical path
wherein the optical incident system is one of a laser device
emitted laser beam converges and focuses, and an optical
Fiber that transmits the laser beam, that of
was converged and focused on the optical light incidence system,
wherein in the optical light incidence system, a first distance between
an output end of the laser device and the first lens or
a second distance between the second lens and a light incident end
the optical fiber according to a
Relationship formula based on a focal length of each of the first
and second lens is set freely.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE
INVENTION
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung
bereitzustellen, die im Stande ist, die Strahlqualität eines
Laserstrahls maximal beizubehalten und den Freiheitsgrad bei der
Ausgestaltung merklich zu vergrößern.The
The object of the invention is a laser beam transmission device
capable of providing the beam quality of a
Laser beam maximally maintain and the degree of freedom in the
Design to increase noticeably.
Die
obige Aufgabe wird durch eine Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung
nach Anspruch 1 oder 13 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The
The above object is achieved by a laser beam transmission device
solved according to claim 1 or 13.
The dependent ones
claims
relate to further advantageous embodiments of the invention.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN
DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE VARIOUS VIEWS
THE DRAWING
1 ist
eine Ansicht, die die Struktur einer Laserstrahlübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a view showing the structure of a laser beam transmission apparatus according to a first embodiment of the invention;
2 veranschaulicht
einen Strahlenmodus, der in einer Festkörperlaservorrichtung in der
Strahlübertragungsvorrichtung
auftritt; 2 Fig. 10 illustrates a beam mode that occurs in a solid state laser device in the beam transmitting device;
3 ist
ein Diagramm eines optischen Pfads eines optischen Lichteinfallsystems
in der Vorrichtung; 3 Fig. 12 is a diagram of an optical path of an optical incident system in the apparatus;
4 ist
eine Ansicht, die die Struktur einer Festkörperlaservorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; 4 Fig. 12 is a view showing the structure of a solid-state laser device according to a second embodiment of the invention;
5 zeigt
die Struktur eines optischen Lichteinfallsystems bei der zweiten
Ausführungsform der
Erfindung; 5 Fig. 10 shows the structure of a light incident optical system in the second embodiment of the invention;
6 zeigt
die Gesamtstruktur einer vorbekannten Laserverarbeitungsvorrichtung; 6 shows the overall structure of a prior art laser processing apparatus;
7 zeigt
die Struktur eines vorbekannten optischen Lichteinfallsystems; 7 shows the structure of a prior art optical incident system;
8 veranschaulicht
einen Emissionsstrahldurchmesser und einen Strahldivergenzwinkel in
einem Fall, bei dem eine Laserausgabe verringert ist; 8th illustrates an emission beam diameter and a beam divergence angle in a case where a laser output is reduced;
9 veranschaulicht
einen Emissionsstrahldurchmesser und einen Strahldivergenzwinkel in
einem Fall, in dem eine Laserausgabe erhöht ist; und 9 illustrates an emission beam diameter and a beam divergence angle in a case where a laser output is increased; and
10 veranschaulicht
eine notwendige Bedingung für
eine numerische Apertur, wenn ein Laserstrahl auf einen Kern mit
einem kleinen Durchmesser einfallend gemacht werden soll. 10 illustrates a necessary condition for a numerical aperture when a La to be incident on a core having a small diameter.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Teile, die mit denjenigen in 6 und 7 übereinstimmen,
werden durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und ihre ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.A first embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The parts with those in 6 and 7 are denoted by like reference numerals and their detailed description is omitted.
1 ist
eine Ansicht, die die Gesamtstruktur einer Laserverarbeitungsvorrichtung
mit einer Laserstrahl-Übertragungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt. Eine Festkörperlaservorrichtung 1 umfasst
eine erste Blende der Apertur 20 in der Nachbarschaft ihres
Lichtemissions-Endabschnitts.
Insbesondere wird die erste Apertur 20 beispielsweise innerhalb
des Teilreflexionsspiegels 4 in dem Laserresonator 2 bereitgestellt.
Die erste Apertur 20 begrenzt den Strahleinfallsdurchmesser
D2 eines Laserstrahls, der in die optische
Faser 8 einzugeben ist. Insbesondere steuert die erste
Apertur 20 den Strahleinfallsdurchmesser D2 durch
Steuern der numerischen Apertur. 1 Fig. 13 is a view showing the overall structure of a laser processing apparatus having a laser beam transmitting apparatus according to the invention. A solid-state laser device 1 includes a first aperture of the aperture 20 in the neighborhood of its light emission end portion. In particular, the first aperture 20 for example, within the partial reflection mirror 4 in the laser resonator 2 provided. The first aperture 20 limits the beam incidence diameter D 2 of a laser beam entering the optical fiber 8th is to enter. In particular, the first aperture controls 20 the beam incidence diameter D 2 by controlling the numerical aperture.
Der
Teilreflexionsspiegel 12 ist beispielsweise ein flacher
Spiegel. Alternativ kann der Teilreflexionsspiegel 12 ein
konvexer Spiegel oder ein konkaver Spiegel sein.The partial reflection mirror 12 is a flat mirror, for example. Alternatively, the partial reflection mirror 12 a convex mirror or a concave mirror.
2 ist
ein Diagramm, das einen Strahlmodus (beam mode) 21 darstellt,
der innerhalb des Laserresonators 2 zu erzeugen ist. Der
Strahlmodus 21 weist eine achsensymmetrische gekrümmte Form mit
Bezug auf die Laserstrahlachse auf. Die Form des Strahlmodus 21 verändert sich,
so dass sie sich innerhalb der Laserstäbe 5 und 6 verbreitert
und in den von den Laserstäben 5 und 6 verschiedenen
Bereichen verengt. 2 is a diagram showing a beam mode 21 that is inside the laser cavity 2 is to produce. The beam mode 21 has an axisymmetric curved shape with respect to the laser beam axis. The shape of the beam mode 21 is changing so that they are inside the laser rods 5 and 6 widened and in the of the laser bars 5 and 6 narrowed to different areas.
Der
verbreiterte Abschnitt des Strahlmodus 21 erreicht die
Nachbarschaft der äußeren Peripherie jedes
Laserstabs 5, 6. Der verengte Abschnitt des Strahlenmodus 21 ist
zu der Strahlenachse hin gekrümmt.The widened section of the beam mode 21 reaches the vicinity of the outer periphery of each laser rod 5 . 6 , The narrowed section of the beam mode 21 is curved towards the beam axis.
In
dem Fall, bei dem der Teilreflexionsspiegel 4 ein flacher
Spiegel ist, tritt ein Strahleinschnürungsdurchmesser Dw eines Strahlmodus
mit minimalem Durchmesser 21 an dem Teilreflexionsspiegel 4 auf. Demgemäß wird die
oben erwähnte
erste Apertur 20 an der Position des Strahleinschnürungsdurchmessers
Dw angeordnet.In the case where the partial reflection mirror 4 is a flat mirror, a jet waist diameter Dw of a minimum diameter beam mode occurs 21 at the partial reflection mirror 4 on. Accordingly, the above-mentioned first aperture becomes 20 at the position of the jet waist diameter Dw.
In
dem Fall, bei dem der Teilreflexionsspiegel 4 ein konvexer
Spiegel ist, tritt der Strahleinschnürungsdurchmesser Dw an der
Strahlachse außerhalb des
Laserresonators 2 relativ zu der Position des Teilreflexionsspiegels 4 auf.
Wenn der Teilreflexionsspiegel 4 ein konkaver Spiegel ist,
tritt der Strahleinschnürungsdurchmesser
Dw auf der Strahlachse innerhalb des Laserresonators 2 relativ
zu der Position des Teilreflexionsspiegels 4 auf.In the case where the partial reflection mirror 4 is a convex mirror, the beam waist diameter Dw appears at the beam axis outside the laser cavity 2 relative to the position of the partial reflection mirror 4 on. If the partial reflection mirror 4 is a concave mirror, the beam waist diameter Dw appears on the beam axis within the laser cavity 2 relative to the position of the partial reflection mirror 4 on.
Ein
optisches Lichteinfallsystems 22 wird nun beschrieben.An optical light incidence system 22 will now be described.
Das
optische Lichteinfallsystem 22 verkleinert den Emissionsstrahldurchmesser
D1 am Ausgangsende der Festkörperlaservorrichtung 1 auf
einen Strahleinfallsdurchmesser D2, der
fast gleich dem Kerndurchmesser des Lichteinfallendabschnitts 9 der
optischen Faser 8 ist, wodurch der Laserstrahl auf den
Lichteinfallendabschnitt 9 der optischen Faser 8 einfallend
gemacht wird.The optical light incidence system 22 reduces the emission beam diameter D 1 at the output end of the solid-state laser device 1 to a beam incident diameter D 2 almost equal to the core diameter of the light incident end portion 9 the optical fiber 8th is, whereby the laser beam on the Lichteinfallendabschnitt 9 the optical fiber 8th is made incidental.
Das
optische Lichteinfallsystem 22 umfasst erste und zweite
Linsen 13 und 14, die an der Laserstrahlachse
vorgesehen sind.The optical light incidence system 22 includes first and second lenses 13 and 14 which are provided on the laser beam axis.
Die
erste Linse 13 ist an der Laserstrahlachse an einem ersten
Abstand a von dem Ausgangsende der Festkörperlaservorrichtung 1 vorgesehen.
Der Abstand zwischen der ersten Linse 13 und der zweiten
Linse 14 ist f1 + f2,
was die Summe der Brennweiten f1 und f2 der ersten und zweiten Linse 13 und 14 ist.The first lens 13 is at the laser beam axis at a first distance a from the output end of the solid-state laser device 1 intended. The distance between the first lens 13 and the second lens 14 f 1 + f 2 , which is the sum of the focal lengths f 1 and f 2 of the first and second lenses 13 and 14 is.
Der
Abstand zwischen der zweiten Linse 14 und dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8 wird auf einen zweiten Abstand b eingestellt.The distance between the second lens 14 and the light incident end portion 9 the optical fiber 8th is set to a second distance b.
Der
erste Abstand a und der zweite Abstand b können frei bestimmt werden,
wie es nachstehend beschrieben ist. 3 zeigt
die Anordnung der ersten Apertur 20 und erste und zweite
Linsen 13 und 14 in dem optischen Lichteinfallsystem 22 und
zeigt ebenfalls ein optisches Pfaddiagramm, das durch optische Hilfslinien
ausgedrückt
wird.The first distance a and the second distance b can be freely determined as described below. 3 shows the arrangement of the first aperture 20 and first and second lenses 13 and 14 in the optical light incidence system 22 and also shows an optical path diagram expressed by optical guides.
Eine
Bildebene einer Strahleinschnürung (beam
waist) X erscheint an der ersten Apertur 20. Zwecks Einfachheit
wird eine Beschreibung eines Laserstrahls L1 gegeben,
der von einem Ende Xa der Bildebene der Strahleinschnürung X parallel
zu einer Laserstrahlachse Q ausstrahlt, und eines Laserstrahls L2, der durch die Mitte der ersten Linse 13 läuft.An image plane of a beam waist X appears at the first aperture 20 , For the sake of simplicity, a description is given of a laser beam L 1 emitting from an end Xa of the image plane of the beam waist X parallel to a laser beam axis Q and a laser beam L 2 passing through the center of the first lens 13 running.
Der
Laserstrahl L1 wird von der ersten Linse 13 konvergiert
und kreuzt die Laserstrahlachse Q an der Position der Brennweite
f1. Der Kreuzungswinkel zwischen dem Laserstrahl
L1 und der Laserstrahlachse Q ist ϕ.
Der Laserstrahl L1 bewegt sich und tritt
in die zweite Linse 14 ein. Der Laserstrahl L1 wird
von der zweiten Linse 14 konvergiert, bewegt sich parallel zu
der Laserstrahlachse Q und tritt in den Lichteinfallendabschnitt 9 der
optischen Faser 8 ein.The laser beam L 1 is from the first lens 13 the laser beam axis Q converges and crosses at the position of the focal length f 1 . The crossing angle between the laser beam L 1 and the laser beam axis Q is φ. The laser beam L 1 moves and enters the second lens 14 one. The laser beam L 1 is from the second lens 14 converges, moves parallel to the laser beam axis Q and enters the Lichteinfal lendabschnitt 9 the optical fiber 8th one.
Der
Laserstrahl L2 wird dazu gebracht, auf die
Mitte der ersten Linse 13 einzufallen. Der Laserstrahl
L2 läuft
durch die Mitte der ersten Linse 13 und tritt in die zweite
Linse 14 ein. Der Laserstrahl L2 wird von
der zweiten Linse 14 konvergiert und tritt in den Lichteinfallendabschnitt 9 der
optischen Faser 8 ein. Wenn der Laserstrahl L2 durch
die Mitte der ersten Linse 13 läuft, kreuzt er die Laserstrahlachse
Q mit einem Winkel θ.The laser beam L 2 is brought to the center of the first lens 13 invade. The laser beam L 2 passes through the center of the first lens 13 and enters the second lens 14 one. The laser beam L 2 is from the second lens 14 converges and enters the incident light end portion 9 the optical fiber 8th one. When the laser beam L 2 passes through the center of the first lens 13 When it is running, it crosses the laser beam axis Q at an angle θ.
Der
Laserstrahl L1 und der Laserstrahl L2 fallen auf den gleichen Punkt an dem Lichteinfallendabschnitt 9.The laser beam L 1 and the laser beam L 2 are incident on the same point on the light incident end portion 9 ,
Die
Beziehung zwischen dem ersten Abstand a, dem zweiten Abstand b,
der Brennweite f1 und der Brennweite f2 wird nun mit Bezug auf 3 festgelegt.The relationship between the first distance a, the second distance b, the focal length f 1, and the focal length f 2 will now be described with reference to FIG 3 established.
Gemäß dem Diagramm
des optischen Pfads von 3 X' =
(a' – f1 – f2)tanθ =
(a' – f2)tanϕ (2) tanθ = X/a und tanθ = X/f1 (3) Somit a' = (f1 2 – f1·f2 – a·f2)/(f1 – a) (4) Außerdem 1/a' + 1/b = 1/f2 (5)und somit
wird die Beziehung zwischen a und b gegeben durch b = (f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2 (6) According to the diagram of the optical path of 3 X '= (a' - f 1 - f 2 ) tanθ = (a'-f 2 ) tanφ (2) tanθ = X / a and tanθ = X / f 1 (3) Thus a '= (f 1 2 - f 1 · f 2 - a · f 2 ) / (F 1 - a) (4) Also 1 / a '+ 1 / b = 1 / f 2 (5) and thus the relationship between a and b is given by b = (f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 (6)
In
diesem Fall werden die folgenden Bedingungen erfüllt:
f1 ≠ f2, a ≠ f1 und (a + b) < (f1 + f2).In this case, the following conditions are met:
f 1 ≠ f 2 , a ≠ f 1 and (a + b) <(f 1 + f 2 ).
Wenn
der Strahlemissionsdurchmesser an der Lichtemissionsebene F der
Festkörperlaservorrichtung 1 gleich
D1 und der Strahleinfallsdurchmesser an
der Lichteinfallebene R der optischen Faser 8 gleich D2 ist, verkleinert das optische Lichteinfallsystem 22 den
Strahlemissionsdurchmesser D1 gemäß der folgenden
Gleichung: D2 = (f2/f1)D1 (7) When the beam emission diameter at the light emission plane F of the solid-state laser device 1 equal to D 1 and the incident beam diameter at the light incidence plane R of the optical fiber 8th is equal to D 2 , reduces the optical incident light system 22 the beam emission diameter D 1 according to the following equation: D 2 = (f 2 / f 1 ) D 1 (7)
Eine
zweite Apertur 23 ist nahe der zweiten Linse 14 vorgesehen.
Insbesondere wird die zweite Apertur 23 auf der Laserstrahlachse
an der Seite der ersten Linse 13 der zweiten Linse 14 vorgesehen.A second aperture 23 is near the second lens 14 intended. In particular, the second aperture becomes 23 on the laser beam axis on the side of the first lens 13 the second lens 14 intended.
Die
zweite Apertur 23 beschränkt die numerische Apertur
des Laserstrahls, der auf die optische Faser 8 einfallen
soll. Demgemäß steuert
die zweite Apertur 23 die numerische Apertur, so dass die
numerische Apertur NA (= sinθ)
des in 10 gezeigten Laserstrahls derart
auszuführen
ist, dass sie einen Wert aufweist, der näher an einem von der optischen
Faser 8 erlaubten Wert liegt.The second aperture 23 limits the numerical aperture of the laser beam impinging on the optical fiber 8th should come to mind. Accordingly, the second aperture controls 23 the numerical aperture such that the numerical aperture NA (= sinθ) of the in 10 shown laser beam is to be designed such that it has a value closer to one of the optical fiber 8th allowed value lies.
Die
zweite Apertur 23 steuert zusammen mit der ersten Apertur 20 der
Festkörperlaservorrichtung 1 den
Laserstrahldurchmesser. Dadurch hindert die zweite Apertur 23 den
Laserstrahl daran, auf den Teil des Lichteinfall-Endabschnitts 9 der optischen
Faser 8 zu fallen, der sich von dem Kernabschnitt unterscheidet.
Folglich kann ein Schaden an dem Lichteinfallendabschnitt 9 der
optischen Faser 8 verhindert werden.The second aperture 23 controls together with the first aperture 20 the solid-state laser device 1 the laser beam diameter. This prevents the second aperture 23 the laser beam on it, on the part of the light incidence end portion 9 the optical fiber 8th to fall, which differs from the core section. Consequently, damage to the incident light end portion may occur 9 the optical fiber 8th be prevented.
Eine
Verarbeitungslinse 12, die einen Verarbeitungskopf bildet,
ist an der Strahlenachse vor dem Lichteinfallendabschnitt 9 der
optischen Faser 8 angeordnet.A processing lens 12 , which forms a processing head, is at the beam axis in front of the incident light end portion 9 the optical fiber 8th arranged.
Mit
der obigen Struktur kann der erste Abstand a und der zweite Abstand
b basierend auf der folgenden Formel frei festgelegt werden, die
die Beziehung zwischen dem ersten Abstand a (zwischen dem Ausgangsende
der Festkörperlaservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13), dem zweiten Abstand b (zwischen der
zweiten Linse 14 und dem Einfallende der optischen Faser 8),
der Brennweite f1 der ersten Linse 13 und
der Brennweite f2 der zweiten Linse 14 ausdrückt: b = (f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2 (8) With the above structure, the first distance a and the second distance b can be freely set based on the following formula representing the relationship between the first distance a (between the output end of the solid laser device 1 and the first lens 13 ), the second distance b (between the second lens 14 and the incident end of the optical fiber 8th ), the focal length f 1 of the first lens 13 and the focal length f 2 of the second lens 14 puts it: b = (f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 (8th)
Somit
kann die Länge
des optischen Lichteinfallsystems 22 verkleinert werden.Thus, the length of the optical incident system 22 be downsized.
Die
Länge des
optischen Lichteinfallsystems 22 der Erfindung und die
Länge des
in 7 gezeigten vorbekannten optischen Lichteinfallsystems
werden nun verglichen.The length of the optical light incidence system 22 the invention and the length of in 7 shown prior art optical incident system will now be compared.
Es
sei angenommen, dass die Brennweite f1 der
ersten Linse 13 beispielsweise 1000 mm und die Brennweite
f2 der zweiten Linse 14 beispielsweise
50 mm ist.It is assumed that the focal length f 1 of the first lens 13 for example, 1000 mm and the focal length f 2 of the second lens 14 for example 50 mm.
Aus
Gleichung (1) wird das Ausmaß der
Verkleinerung von dem Strahlemissionsdurchmesser D1 zu
dem Strahleinfallsdurchmesser D2 gegeben
durch (f2/f1)
= 50/1000 = 1/20. From equation (1), the amount of reduction from the beam emission diameter D 1 to the beam incident diameter D 2 is given by (f 2 / f 1 ) = 50/1000 = 1/20.
Die
Länge des
in 7 gezeigten vorbekannten optischen Lichteinfallsystems
wird gegeben durch f1 + (f1 + f2) + f2
= 1000
+ (1000 + 50) + 50
= 2100 mm (9) The length of the in 7 shown prior art optical incident system is given by f 1 + (f 1 + f 2 ) + f 2 = 1000 + (1000 + 50) + 50 = 2100 mm (9)
Andererseits
wird, hinsichtlich des optischen Lichteinfallsystems 22 der
Erfindung, wenn der erste Abstand a beispielsweise 500 mm ist, der
zweite Abstand b basierend auf der Formel (8) wie folgt gegeben: b = (f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2
= (10002·50 + 1000·502 – 500·502)/10002
= 54
mm (10) On the other hand, regarding the optical light incidence system 22 of the invention, when the first distance a is 500 mm, for example, the second distance b is given based on the formula (8) as follows: b = (f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 = (1000 2 · 50 + 1000 · 50 2 - 500 · 50 2 ) / 1000 2 = 54 mm (10)
Demgemäß wird die
Länge des
optischen Lichteinfallsystems 22 ausgedrückt durch a + (f1 +
f2) + b
= 500 + (1000+ 50) + 54
=
1604 mm (11) Accordingly, the length of the light incident optical system becomes 22 expressed by a + (f 1 + f 2 ) + b = 500 + (1000 + 50) + 54 = 1604 mm (11)
Als
Ergebnis kann die Länge
des optischen Lichteinfallsystems 22 der Erfindung kleiner
als diejenige des vorbekannten optischen Lichteinfallsystems 22 gemacht
werden, obgleich sie das gleiche Ausmaß der Verkleinerung aufweisen,
d.h. 1/20.As a result, the length of the optical light incidence system 22 the invention smaller than that of the prior art optical incident system 22 although they have the same extent of reduction, ie 1/20.
Der
erste Abstand a wird beispielsweise auf 500 mm eingestellt, wobei
dieser Wert jedoch nicht darauf beschränkt ist. Das Ausmaß der Verkleinerung
kann durch Verändern
entweder der Brennweite f1 und/oder der
Brennweite f2 der ersten und zweiten Linsen 13 und 14 frei
eingestellt werden.The first distance a is set to 500 mm, for example, but this value is not limited thereto. The extent of the reduction can be made by changing either the focal length f 1 and / or the focal length f 2 of the first and second lenses 13 and 14 be set freely.
Somit
kann die Länge
des optischen Lichteinfallsystems 22 mit einem frei gewählten Ausmaß der Verkleinerung
frei eingestellt werden.Thus, the length of the optical incident system 22 be set freely with a freely selected amount of reduction.
Es
wurde durch Experimente bestätigt,
dass der gleiche Vorgang mit dem zweiten Abstand b erreicht wurde,
der innerhalb der Werte liegt, die durch Multiplizieren der rechten
Seite der Formel (6) mit 0,9 bis 1,1 erhalten wurden.It
was confirmed by experiments,
that the same process was achieved with the second distance b,
which lies within the values obtained by multiplying the right one
Side of formula (6) were obtained with 0.9 to 1.1.
Demgemäß kann der
zweite Abstand b eingestellt werden auf (f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2} × 0,9
< b < {(f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2} × 1,1 (12) Accordingly, the second distance b can be adjusted to (f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 } × 0.9 <b <{(f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 } × 1.1 (12)
In
diesem Fall werden die folgenden Bedingungen erfüllt:
f1 ≠ f2, a ≠ f1, b ≠ f2 und (a + b) < (f1 + f2).In this case, the following conditions are met:
f 1 ≠ f 2 , a ≠ f 1 , b ≠ f 2 and (a + b) <(f 1 + f 2 ).
Wie
aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, können der
erste Abstand a, der zweite Abstand b und die Brennweiten f1 und f2 der ersten
und zweiten Linsen 13 und 14 frei eingestellt
werden. Der Strahlemissionsdurchmesser D1 kann
durch Fokussieren auf den Strahleinfallsdurchmesser D2 gemäß D2 = (f2/f1)D1 verkleinert
werden.As apparent from the above description, the first distance a, the second distance b, and the focal lengths f 1 and f 2 of the first and second lenses can be 13 and 14 be set freely. The beam emission diameter D 1 can be reduced by focusing on the beam incidence diameter D 2 according to D 2 = (f 2 / f 1 ) D 1 .
Die
Verarbeitung mittels der Laserverarbeitungsvorrichtung mit der obigen
Struktur wird nun beschrieben.The
Processing by the laser processing apparatus with the above
Structure will now be described.
Ein
von der Festkörper-Laservorrichtung 1 emittierter
Laserstrahl läuft
durch die erste Linse 13 und die zweite Linse 14 und
tritt in den Lichteinfall-Endabschnitt 9 der optischen
Faser 8 ein.One from the solid-state laser device 1 emitted laser beam passes through the first lens 13 and the second lens 14 and enters the light incident end portion 9 the optical fiber 8th one.
In
diesem Fall tritt der Laserstrahl in den Lichteinfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8 mit dem Strahleinfallsdurchmesser D2 ein, auf den der Strahlemissionsdurchmesser
D1 des Strahls von der Festkörper-Laservorrichtung 1 durch
das optische Lichteinfallsystem 22 verkleinert wurde (Ausmaß der Verkleinerung
= f2/f1).In this case, the laser beam enters the light incident end portion 9 the optical fiber 8th with the beam incidence diameter D 2 on which the beam emission diameter D 1 of the beam from the solid-state laser device 1 through the optical light incidence system 22 was reduced (extent of reduction = f 2 / f 1 ).
Die
optische Faser 8 führt
den von dem Einfallendabschnitt 9 eingegebenen Laserstrahl
und emittiert ihn von dem Emissionsendabschnitt 11. Der von
dem Emissionsendabschnitt 11 emittierte Laserstrahl wird
von der Kopflinse 12 konvergiert und auf das Werkstück 10 angewendet.
Das Werkstück 10 wird
beispielsweise durch die Anwendung des Laserstrahls geschweißt oder
geschnitten.The optical fiber 8th leads from the incident end section 9 input laser beam and emits it from the emission end portion 11 , The one from the emission end section 11 emitted laser beam is from the head lens 12 converges and on the workpiece 10 applied. The workpiece 10 is welded or cut, for example, by the application of the laser beam.
Die
Laserverarbeitungsvorrichtung vergrößert oder verringert die Laserausgabe,
wenn das Werkstück 10 beispielsweise
geschweißt
wird. Im allgemeinen erhöht
sich bei der Festkörper-Laservorrichtung 1 vom
Stabtyp der Divergenzwinkel ϕ des Strahls und der Emissionsstrahldurchmesser
D1 verringert sich, wenn die Laserausgabe
verringert wird. Andererseits verkleinert sich mit der Festkörperlaservorrichtung 1 der
Divergenzwinkel ϕ des Strahls und der Emissionsstrahldurchmesser
D1 vergrößert sich, wenn
die Laserausgabe erhöht
wird.The laser processing device increases or decreases the laser output when the workpiece 10 for example, welded. In general, the solid-state laser device increases 1 of the rod type, the divergence angle φ of the beam and the emission beam diameter D 1 decrease as the laser output is reduced. On the other hand, it decreases with the solid-state laser device 1 the divergence angle φ of the beam and the emission beam diameter D 1 increase as the laser output is increased.
Bei
dem optischen Lichteinfallsystem 22 kann, da der Strahlemissionsdurchmesser
D1 durch Fokussieren verkleinert wird, der
Laserstrahl auf den Lichteinfall-Endabschnitt 9 der optischen
Faser sogar dann dazu gebracht werden, einzufallen, wenn sich der
Strahldivergenzwinkel ϕ und der Emissionsstrahldurchmesser
D1 verändert
haben. Demgemäß kann der
Kerndurchmesser der optischen Faser 8 verkleinert werden.In the optical light incidence system 22 For example, since the beam emission diameter D 1 is reduced by focusing, the laser beam can be incident on the light incident end portion 9 even if the beam divergence angle φ and the emission beam diameter D 1 have changed. Accordingly, the core diameter of the optical fiber 8th be downsized.
Außerdem beschränkt die
erste Apertur 20 den Strahleinfallsdurchmesser D2, der auf die optische Faser 8 einfallend
zu machen ist.Moreover, the first aperture is limited 20 the beam incidence diameter D 2 on the optical fiber 8th is to make an incident.
Die
zweite Apertur 23 bringt die numerische Apertur NA (= sinθ) des in 10 gezeigten
Laserstrahls näher
an eine numerische Apertur, die von der optischen Faser 8 erlaubt
ist. Dadurch erfüllt
die zweite Apertur 23 die Bedingung, den Laserstrahl auf die
optische Faser 8 mit einem kleinen Kerndurchmesser einfallen
zu lassen.The second aperture 23 brings the numerical aperture NA (= sinθ) of the in 10 shown laser beam closer to a numerical aperture, that of the optical fiber 8th allowed is. This fulfills the second aperture 23 the condition, the laser beam on the optical fiber 8th to come up with a small core diameter.
Somit
tritt der Laserstrahl in die optische Faser 8 ein, wobei
die Strahlenqualität
aufrecht erhalten wird. Da der Laserstrahl außerdem nicht auf den Teil des
Lichteinfall-Endabschnitts 9 der
optischen Faser 8 fällt,
der sich von dem Kernabschnitt unterscheidet, wird an dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8 kein Schaden verursacht.Thus, the laser beam enters the optical fiber 8th while maintaining the beam quality becomes. In addition, since the laser beam is not incident on the portion of the light incident end portion 9 the optical fiber 8th falls, which differs from the core portion is at the light incident end portion 9 the optical fiber 8th no harm done.
Wie
es oben beschrieben wurde, kann gemäß der ersten Ausführungsform
das optische Lichteinfallsystem 22 verkleinert werden,
da der erste Abstand a zwischen dem Ausgangsende der Festkörper-Laservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13 und der zweite Abstand b zwischen der
zweiten Linse 14 und dem Einfallende 9 der optischen
Faser 8 auf der Grundlage der folgenden Formel frei eingestellt
werden: b = (f1 2·f2 + f1·f2 2 – a·f2 2)/f1 2 (13)die
auf der Brennweite f1 der ersten Linse 13 und
der Brennweite f2 der zweiten Linse 14 basiert
und die Bedingungen f1 ≠ f2,
a ≠ f1 und (a + b) < (f1 + f2) erfüllt.As described above, according to the first embodiment, the light incident optical system 22 be reduced because the first distance a between the output end of the solid-state laser device 1 and the first lens 13 and the second distance b between the second lens 14 and the invader 9 the optical fiber 8th be set freely based on the following formula: b = (f 1 2 · f 2 + f 1 · f 2 2 - a · f 2 2 ) / F 1 2 (13) on the focal length f 1 of the first lens 13 and the focal length f 2 of the second lens 14 and satisfies the conditions f 1 ≠ f 2 , a ≠ f 1 and (a + b) <(f 1 + f 2 ).
Wenn
beim Auslegen des optischen Lichteinfallsystems 22 der
erste Abstand a zwischen dem Ausgangsende der Festkörper-Laservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13 frei gewählt wird, dann kann der zweite
Abstand b zwischen der zweiten Linse 14 und dem Einfallende 9 der
optischen Faser 8 eingestellt werden. Dadurch kann die
Länge des
optischen Lichteinfallsystems 22 frei eingestellt werden.When laying out the optical light incidence system 22 the first distance a between the output end of the solid state laser device 1 and the first lens 13 is chosen freely, then the second distance b between the second lens 14 and the invader 9 the optical fiber 8th be set. This allows the length of the optical light incidence system 22 be set freely.
In
diesem Fall kann sogar, wenn das Ausmaß der Verkleinerung des optischen
Lichteinfallsystems 22 nicht verändert wird, die Länge des
optischen Lichteinfallsystems 22 kleiner als diejenige des
vorbekannten optischen Lichteinfallsystems gemacht werden.In this case, even if the extent of reduction of the optical light incidence system 22 not changed, the length of the optical light incidence system 22 be made smaller than that of the prior art optical incident system.
Das
Ausmaß der
Verkleinerung kann durch Verändern
zumindest entweder der Brennweite f1 und/oder
f2 der ersten und zweiten Linsen 13 und 14 frei
verändert
werden. Sogar wenn das Ausmaß der Verkleinerung
verändert
wurde, kann die Länge
des optischen Lichteinfallsystems 22 frei geändert werden.The extent of the reduction can be made by changing at least either the focal length f 1 and / or f 2 of the first and second lenses 13 and 14 be changed freely. Even if the extent of the reduction has been changed, the length of the optical light incidence system can be 22 be changed freely.
Folglich
kann der Abstand zwischen dem Emissionsende der Festkörper-Laservorrichtung 1 und
dem Einfallende 9 der optischen Faser 8 verringert
werden, und die Gesamtgröße der Laserverarbeitungsvorrichtung
kann verkleinert werden.Consequently, the distance between the emission end of the solid-state laser device 1 and the invader 9 the optical fiber 8th can be reduced, and the overall size of the laser processing apparatus can be downsized.
Da
das Ausmaß der
Verkleinerung durch das optische Lichteinfallsystem 22 frei
geändert
und der erste Abstand a zwischen dem Emissionsende der Festkörper-Laservorrichtung 1 und
der ersten Linse 13 frei eingestellt werden kann, ist der
Freiheitsgrad bei der Ausgestaltung des optischen Lichteinfallsystems 22 stark
verbessert.As the extent of reduction by the optical light incidence system 22 freely changed and the first distance a between the emission end of the solid-state laser device 1 and the first lens 13 can be freely adjusted, is the degree of freedom in the design of the optical light incidence system 22 greatly improved.
Sogar
wenn der Strahldivergenzwinkel ϕ und der Strahldivergenzwinkel ϕ in Übereinstimmung
mit einer Zunahme/Abnahme in der Laserausgabe der Festkörper-Laservorrichtung 1 verändert werden, verkleinert
das optische Lichteinfallsystem 22 den Strahlemissionsdurchmesser
D1 durch Fokussieren. Somit kann der Laserstrahl
auf das Einfallende 9 der optischen Faser 8 einfallend
gemacht werden. Dadurch kann der Kerndurchmesser der optischen Faser 8 verkleinert
werden.Even if the beam divergence angle φ and the beam divergence angle φ are in accordance with an increase / decrease in the laser output of the solid-state laser device 1 be changed, reduces the optical light incidence system 22 the beam emission diameter D 1 by focusing. Thus, the laser beam on the incident end 9 the optical fiber 8th to be made incidental. This allows the core diameter of the optical fiber 8th be downsized.
Außerdem beschränkt die
erste Apertur 20 den Strahleinfallsdurchmesser D2, der dazu gebracht werden soll auf die
optische Faser 8 einzufallen, und die zweite Apertur 23 bringt
die numerische Apertur NA (= sinθ)
des Laserstrahls näher
an eine von den optischen Fasern 8 erlaubten numerischen
Apertur. Somit kann der Laserstrahl dazu gebracht werden, auf die
optische Faser 8 einzufallen, wobei die Strahlqualität aufrechterhalten
wird.Moreover, the first aperture is limited 20 the beam incidence diameter D 2 to be brought to the optical fiber 8th to invade, and the second aperture 23 Brings the numerical aperture NA (= sinθ) of the laser beam closer to one of the optical fibers 8th allowed numerical aperture. Thus, the laser beam can be made incident on the optical fiber 8th incur, while the beam quality is maintained.
Da
der Laserstrahl nicht auf den Teil des Lichteinfall-Endabschnitts 9 der
optischen Faser 8 fällt,
der sich von dem Kernabschnitt unterscheidet, wird an dem Lichteinfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8 kein Schaden verursacht.Since the laser beam is not on the part of the light incidence end portion 9 the optical fiber 8th falls, which differs from the core portion is at the light incident end portion 9 the optical fiber 8th no harm done.
Daher
kann das optische Lichteinfallsystem 22 so weit wie möglich die
Strahlqualität
des von der Festkörperlaservorrichtung 10 emittierten
Laserstrahls aufweisen. Demgemäß kann,
verglichen mit der vorbekannten Vorrichtung, die Laserverarbeitungsvorrichtung
mit dem optischen Lichteinfallsystem 22 eine hochgenaue
Verarbeitung, wie beispielsweise Schweißen, Markieren, Schneiden und
Anzeichnen, durchführen.Therefore, the optical incident system 22 as far as possible the beam quality of the of the solid-state laser device 10 have emitted laser beam. Accordingly, as compared with the prior art device, the laser processing apparatus with the light incident optical system 22 perform highly accurate processing such as welding, marking, cutting and marking.
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird nun beschrieben. Die in 1 gemeinsamen Teile
werden durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet und ihre ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.A second embodiment of the invention will now be described. In the 1 common parts are designated by like reference numerals and detailed description thereof is omitted.
4 zeigt
die Struktur einer Festkörper-Laservorrichtung 1.
Die Festkörper-Laservorrichtung 1 umfasst
einen Laseroszillator 30, einen Verstärker 31 und Ablenkspiegel 32 und 33,
die zwischen dem Laseroszillator und dem Verstärker 31 angeordnet
sind. 4 shows the structure of a solid-state laser device 1 , The solid state laser device 1 includes a laser oscillator 30 , an amplifier 31 and deflecting mirrors 32 and 33 between the laser oscillator and the amplifier 31 are arranged.
Der
Laseroszillator 30 weist die gleiche Struktur wie die Festkörper-Laservorrichtung 1 auf, wie
sie oben beschrieben ist. Der Laseroszillator 30 umfasst
einen Totalreflexionsspiegel und einen Teilreflexionsspiegel 4,
die einander gegenüberliegend angeordnet
sind. Beispielsweise zwei Laserstäbe 5 und 6 sind
zwischen dem Totalreflexionsspiegel 3 und dem Teilreflexionsspiegel 4 vorgesehen.The laser oscillator 30 has the same structure as the solid state laser device 1 on, as described above. The laser oscillator 30 includes a total reflection mirror and a partial reflection mirror 4 which are arranged opposite each other. For example, two laser rods 5 and 6 are between the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 intended.
Der
Ablenkspiegel 32 wird auf einen optischen Pfad eines von
dem Laseroszillator 30 emittierten Laserstrahls bereitgestellt.
Der Ablenkspiegel 32 reflektiert den Laserstrahl von dem
Laseroszillator 30 um beispielsweise 90°.The deflecting mirror 32 becomes an optical path of one of the laser oscillator 30 emit provided laser beam. The deflecting mirror 32 reflects the laser beam from the laser oscillator 30 for example 90 °.
Der
Ablenkspiegel 33 wird an einem optischen Pfad des von dem
Ablenkspiegel 32 reflektierten Laserstrahls bereitgestellt.
Der Ablenkspiegel 33 reflektiert den bereits von dem Ablenkspiegel 32 reflektierten
Laserstrahl um beispielsweise 90°.The deflecting mirror 33 is at an optical path of the deflecting mirror 32 provided by reflected laser beam. The deflecting mirror 33 reflects the already from the deflecting mirror 32 reflected laser beam for example 90 °.
Der
Verstärker 31 wird
an einem optischen Pfad des von dem Ablenkspiegel 33 reflektierten
Laserstrahls bereitgestellt. Der Verstärker 31 umfasst beispielsweise
zwei in einer Reihe angeordnete Laserstäbe 34 und 35.
Die beiden Laserstäbe 34 und 35 werden
von einem Anregungsabschnitt (nicht gezeigt) angeregt.The amplifier 31 is at an optical path of the deflecting mirror 33 provided by reflected laser beam. The amplifier 31 For example, includes two laser rods arranged in a row 34 and 35 , The two laser rods 34 and 35 are excited by an excitation section (not shown).
Eine
erste Apertur 20 ist an einem optischen Pfad des von dem
Verstärker 31 emittierten
Laserstrahls vorgesehen.A first aperture 20 is at an optical path of the amplifier 31 emitted laser beam provided.
Bei
dieser Festkörper-Laservorrichtung 1 wird
der von dem Laseroszillator 30 emittierte Laserstrahl durch
die beiden Ablenkspiegel 32 und 33 reflektiert
und dann in den Verstärker 31 eingegeben.In this solid-state laser device 1 becomes that of the laser oscillator 30 emitted laser beam through the two deflecting mirrors 32 and 33 reflected and then into the amplifier 31 entered.
Der
Verstärker 31 verstärkt und
emittiert den eingegebenen Laserstrahl.The amplifier 31 amplifies and emits the input laser beam.
Ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform läuft der
von dem Verstärker 31 emittierte
Laserstrahl durch die erste Linse 13 und die zweite Linse 14 und tritt
in den Lichteinfall-Endabschnitt 9 der optischen Faser 8 ein.Similar to the first embodiment, it runs from the amplifier 31 emitted laser beam through the first lens 13 and the second lens 14 and enters the light incident end portion 9 the optical fiber 8th one.
Wie
es oben beschrieben wurde, umfasst gemäß der zweiten Ausführungsform
die Festkörper-Laservorrichtung 1 den
Verstärker 31.
Daher kann ein Laserstrahl mit einer großen Laserausgabe durch das
optische Lichteinfallsystem 22 übertragen und auf die optische
Faser 8 einfallend gemacht werden.As described above, according to the second embodiment, the solid-state laser device 1 the amplifier 31 , Therefore, a laser beam with a large laser output through the optical incident system 22 transferred and onto the optical fiber 8th to be made incidental.
Ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform verkleinert,
sogar wenn der Strahldivergenzwinkel ϕ und der Strahldivergenzwinkel ϕ in Übereinstimmung mit
einem Zunahme/Abnahme in der Laserausgabe des Verstärkers 31 verändert werden,
das optische Lichteinfallsystem 22 den Strahlemissionsdurchmesser
D1 durch Fokussieren. Somit kann der Laserstrahl auf
den Einfallendabschnitt 9 der optischen Faser 8 einfallend
gemacht werden.Similar to the first embodiment, even if the beam divergence angle φ and the beam divergence angle φ decrease in accordance with an increase / decrease in the laser output of the amplifier 31 be changed, the optical light incidence system 22 the beam emission diameter D 1 by focusing. Thus, the laser beam can be incident on the incident end portion 9 the optical fiber 8th to be made incidental.
Die
beiden Ablenkspiegel 32 und 33, die zwischen dem
Laseroszillator 30 und dem Verstärker 31 vorgesehen
sind, lenken den Laserstrahl in eine Richtung entgegengesetzt zu
der Richtung ab, in der der Strahl von dem Laseroszillator 30 emittiert
wurde. Somit wird die Länge
der Festkörper-Laservorrichtung 1 nicht
erhöht,
und die Abmessungen der Laserverarbeitungsvorrichtung können verkleinert
werden.The two deflecting mirrors 32 and 33 that is between the laser oscillator 30 and the amplifier 31 are provided, deflect the laser beam in a direction opposite to the direction in which the beam from the laser oscillator 30 was emitted. Thus, the length of the solid state laser device becomes 1 not increased, and the dimensions of the laser processing apparatus can be downsized.
Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung wird nun beschrieben. Die mit 1 gemeinsamen Teile
werden durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und ihre ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.A third embodiment of the invention will now be described. With 1 Common parts are designated by like reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
5 zeigt
die Struktur eines optischen Lichteinfallsystems 22. Zwei
Ablenkspiegel 40 und 41 sind zwischen einem Laseroszillator 30 und
einem Verstärker 31 vorgesehen.
Der Ablenkspiegel 40 ist an einem optischen Pfad eines
von der ersten Linse 13 konvergierten Laserstrahls vorgesehen.
Der Ablenkspiegel 40 reflektiert den von der ersten Linse 13 konvertierten
Laserstrahl beispielsweise um 90°. 5 shows the structure of an optical light incidence system 22 , Two deflecting mirrors 40 and 41 are between a laser oscillator 30 and an amplifier 31 intended. The deflecting mirror 40 is at an optical path one of the first lens 13 provided converged laser beam. The deflecting mirror 40 reflects from the first lens 13 converted laser beam, for example, by 90 °.
Der
Ablenkspiegel 41 wird an einem optischen Pfad des von dem
Ablenkspiegel 40 reflektierten Laserstrahls bereitgestellt.
Der Ablenkspiegel 41 reflektiert den von dem Ablenkspiegel 40 reflektierten Laserstrahl
beispielsweise um 90°.
Der Ablenkspiegel 41 ist beispielsweise ein Halbspiegel.The deflecting mirror 41 is at an optical path of the deflecting mirror 40 provided by reflected laser beam. The deflecting mirror 41 reflects from the deflecting mirror 40 reflected laser beam, for example, by 90 °. The deflecting mirror 41 is for example a half mirror.
Der
Ablenkspiegel 41 ist nicht auf einen Halbspiegel begrenzt.
Der Ablenkspiegel 41 kann ein Element sein, das den von
dem Ablenkspiegel 40 reflektierten Laserstrahl um 90° reflektieren
und den Strahl von der zweiten Linse 14 übertragen
kann.The deflecting mirror 41 is not limited to a half mirror. The deflecting mirror 41 may be an element similar to that of the deflecting mirror 40 reflected laser beam by 90 ° and reflect the beam from the second lens 14 can transfer.
Eine Überwachungskamera
des optischen Faserendes 43 wird mittels einer Monitorlinse 42 an einem
optischen Pfad bereitgestellt, der den Einfall-Endabschnitt 9 der
optischen Faser 8, die zweite Linse 14 und den
Ablenkspiegel 41 verbindet.A surveillance camera of the optical fiber end 43 is by means of a monitor lens 42 provided on an optical path including the incident end portion 9 the optical fiber 8th , the second lens 14 and the deflecting mirror 41 combines.
Die
Monitorlinse 41 und die zweite Linse 14 bilden
ein optisches Fokussiersystem zum Beobachten einer Endfläche des
Lichteinfall-Endabschnitts 9 der optischen Faser B.The monitor lens 41 and the second lens 14 form an optical focusing system for observing an end surface of the light incident end portion 9 the optical fiber B.
Die Überwachungskamera
des optischen Faserendes 43 nimmt ein Oberflächenbild
des Einfall-Endabschnitts 9 der optischen Faser 8 mittels
der Monitorlinse 42, dem Ablenkspiegel 41 und
der zweiten Linse 14 auf. Die Überwachungskamera des optischen
Faserendes 43 erzeugt ein Bildsignal des Oberflächenbilds
des Einfall-Endabschnitts 9 der optischen Faser 8.
Die Überwachungskamera
des optischen Faserendes 43 umfasst beispielsweise eine CCD-Kamera.The surveillance camera of the optical fiber end 43 takes a surface image of the incidence end portion 9 the optical fiber 8th by means of the monitor lens 42 , the deflection mirror 41 and the second lens 14 on. The surveillance camera of the optical fiber end 43 generates an image signal of the surface image of the incident end portion 9 the optical fiber 8th , The surveillance camera of the optical fiber end 43 includes, for example, a CCD camera.
Ein
Monitoranzeigeabschnitt 44 empfängt das Bildsignal von der Überwachungskamera
des optischen Faserendes 43 und zeigt das Oberflächenbild
des Einfall-Endabschnitts 9 der optischen Faser 8 auf
einem Monitor an.A monitor display section 44 receives the image signal from the monitoring camera of the optical fiber end 43 and shows the surface image of the incidence end portion 9 the optical fiber 8th on a monitor.
Mit
der obigen Struktur nimmt die Überwachungskamera
des optischen Faserendes 43 ein Oberflächenbild des Einfall-Endabschnitts 9 der
optischen Faser 8 über
die Monitorlinse 42, die Ablenkungs- 41 und zweite
Linse 14 auf.With the above structure, the supervisor takes optical fiber end 43 a surface image of the incidence end portion 9 the optical fiber 8th via the monitor lens 42 the distraction 41 and second lens 14 on.
Der
Monitoranzeigeabschnitt 44 empfängt das Bildsignal von der
Monitorkamera des optischen Faserendes 43 und zeigt das
Oberflächenbild
des Einfall-Endabschnitts 9 der optischen Faser 8 auf
einem Monitor an.The monitor display section 44 receives the image signal from the monitor camera of the optical fiber end 43 and shows the surface image of the incidence end portion 9 the optical fiber 8th on a monitor.
Somit
zeigt der Monitoranzeigeabschnitt 44 den Zustand des Einfall-Endabschnitts 9 der
optischen Faser 8 an.Thus, the monitor display section shows 44 the state of the incidence end section 9 the optical fiber 8th at.
Der
Monitoranzeigeabschnitt 44 zeigt beispielsweise den Einfallzustand
des Laserstrahls auf die Kernschicht an dem Einfall-Endabschnitt 9 der optischen
Faser 8 an. Wenn beispielsweise der Strahldivergenzwinkel ϕ und
der Strahldivergenzwinkel ϕ in Übereinstimmung mit einer Zunahme/Abnahme
in der Laserausgabe der Festkörper-Laservorrichtung 1 verändert werden,
kann der Monitoranzeigeabschnitt 44 den Zustand des Einfalls
des Laserstrahls auf die Kernschicht anzeigen.The monitor display section 44 shows, for example, the incidence state of the laser beam on the core layer at the incident end portion 9 the optical fiber 8th at. For example, when the beam divergence angle φ and the beam divergence angle φ are in accordance with an increase / decrease in the laser output of the solid-state laser device 1 can be changed, the monitor display section 44 indicate the state of incidence of the laser beam on the core layer.
Aufgrund
der Überwachungsanzeige
kann der Arbeiter bestätigen,
ob der Laserstrahl auf die optische Faser 8 einfällt, wobei
die Strahlqualität
aufrechterhalten wird.Due to the monitoring display, the worker can confirm if the laser beam is on the optical fiber 8th is incident while the beam quality is maintained.
Die
Erfindung ist nicht auf die ersten bis dritten Ausführungsformen
begrenzt, und die Erfindung kann wie folgt modifiziert werden.The
The invention is not limited to the first to third embodiments
limited, and the invention can be modified as follows.
Bei
den ersten bis dritten Ausführungsformen
wird die Erfindung auf die Laserverarbeitungsvorrichtung angewendet.
Alternativ kann die Erfindung auf jede Vorrichtung angewendet werden,
die eine Technik zum Übertragen
eines von einem Laser emittierten Laserstrahls erfordert und ihn
auf eine optische Faser einfallen lässt. Beispielsweise ist diese Erfindung
auf eine optische Kommunikationsvorrichtung anwendbar, die einen
Laserstrahl mit Information über
eine optische Faser überträgt.at
the first to third embodiments
the invention is applied to the laser processing apparatus.
Alternatively, the invention can be applied to any device
the one technique for transmitting
requires a laser beam emitted by a laser beam and him
incident on an optical fiber. For example, this invention
applicable to an optical communication device having a
Laser beam with information about
transmits an optical fiber.
Bei
den ersten bis dritten Ausführungsformen
wird die Festkörper-Laservorrichtung 1 verwendet.
Alternativ kann ein Gaslaser oder ein Flüssigkeitslaser verwendet werden.In the first to third embodiments, the solid-state laser device becomes 1 used. Alternatively, a gas laser or a liquid laser may be used.
Die
in 4 gezeigte Festkörper-Laservorrichtung 1 umfasst
einen einzigen Verstärker 31.
Alternativ kann sie zwei oder mehr Verstärker 31 umfassen.
In diesem Fall kann ein Zunahme in der Länge der Festkörper-Laservorrichtung 1 durch
Bereitstellen von Ablenkspiegeln zwischen den jeweiligen Verstärkern 31 verhindert
werden.In the 4 shown solid-state laser device 1 includes a single amplifier 31 , Alternatively, it can have two or more amplifiers 31 include. In this case, an increase in the length of the solid-state laser device 1 by providing deflection mirrors between the respective amplifiers 31 be prevented.
Die
erste Linse 13 und die zweite Linse 14 des optischen
Lichteinfallystems 22 können
jeweils eine Linsengruppe mit einer Mehrzahl von kombinierten Linsen
umfassen.The first lens 13 and the second lens 14 of the optical light input terminal 22 may each comprise a lens group having a plurality of combined lenses.
Es
sollte ausreichend sein, wenn mindestens die erste Apertur 20 und/oder
die zweite Apertur 23 bereitgestellt werden/wird. Wenn
nur die erste Apertur 20 bereitgestellt wird, wird der
Strahleinfalldurchmesser D2 entlang des
auf die optische Faser 8 einfallenden Laserstrahls begrenzt.
Wenn nur die zweite Apertur 23 bereitgestellt wird, wird
die numerische Apertur NA des auf die optische Faser 8 einfallenden Laserstrahls
begrenzt.It should be sufficient if at least the first aperture 20 and / or the second aperture 23 is / will be provided. If only the first aperture 20 is provided, the beam incident diameter D 2 along the on the optical fiber 8th limited incident laser beam. If only the second aperture 23 is provided, the numerical aperture NA of the optical fiber 8th limited incident laser beam.